feat: add Swift codes for graph_operations article (#327)

codes/swift/Package.swift

@@ -28,6 +28,8 @@ let package = Package(
         .executable(name: "binary_search_tree", targets: ["binary_search_tree"]),
         .executable(name: "avl_tree", targets: ["avl_tree"]),
         .executable(name: "my_heap", targets: ["my_heap"]),
+        .executable(name: "graph_adjacency_matrix", targets: ["graph_adjacency_matrix"]),
+        .executable(name: "graph_adjacency_list", targets: ["graph_adjacency_list"]),
         .executable(name: "linear_search", targets: ["linear_search"]),
         .executable(name: "binary_search", targets: ["binary_search"]),
         .executable(name: "hashing_search", targets: ["hashing_search"]),
@@ -62,6 +64,8 @@ let package = Package(
         .executableTarget(name: "binary_search_tree", dependencies: ["utils"], path: "chapter_tree", sources: ["binary_search_tree.swift"]),
         .executableTarget(name: "avl_tree", dependencies: ["utils"], path: "chapter_tree", sources: ["avl_tree.swift"]),
         .executableTarget(name: "my_heap", dependencies: ["utils"], path: "chapter_heap", sources: ["my_heap.swift"]),
+        .executableTarget(name: "graph_adjacency_matrix", dependencies: ["utils"], path: "chapter_graph", sources: ["graph_adjacency_matrix.swift"]),
+        .executableTarget(name: "graph_adjacency_list", path: "chapter_graph", sources: ["graph_adjacency_list.swift"]),
         .executableTarget(name: "linear_search", dependencies: ["utils"], path: "chapter_searching", sources: ["linear_search.swift"]),
         .executableTarget(name: "binary_search", path: "chapter_searching", sources: ["binary_search.swift"]),
         .executableTarget(name: "hashing_search", dependencies: ["utils"], path: "chapter_searching", sources: ["hashing_search.swift"]),

codes/swift/chapter_graph/graph_adjacency_list.swift

@@ -0,0 +1,138 @@
+/**
+ * File: graph_adjacency_list.swift
+ * Created Time: 2023-02-01
+ * Author: nuomi1 (nuomi1@qq.com)
+ */
+
+/* 顶点类 */
+class Vertex: Hashable {
+    var val: Int
+
+    init(val: Int) {
+        self.val = val
+    }
+
+    static func == (lhs: Vertex, rhs: Vertex) -> Bool {
+        lhs.val == rhs.val
+    }
+
+    func hash(into hasher: inout Hasher) {
+        hasher.combine(val)
+    }
+}
+
+/* 基于邻接表实现的无向图类 */
+class GraphAdjList {
+    // 请注意，vertices 和 adjList 中存储的都是 Vertex 对象
+    private var adjList: [Vertex: Set<Vertex>] // 邻接表（使用哈希表实现）
+
+    init(edges: [[Vertex]]) {
+        adjList = [:]
+        // 添加所有顶点和边
+        for edge in edges {
+            addVertex(vet: edge[0])
+            addVertex(vet: edge[1])
+            addEdge(vet1: edge[0], vet2: edge[1])
+        }
+    }
+
+    /* 获取顶点数量 */
+    func size() -> Int {
+        adjList.count
+    }
+
+    /* 添加边 */
+    func addEdge(vet1: Vertex, vet2: Vertex) {
+        if adjList[vet1] == nil || adjList[vet2] == nil || vet1 == vet2 {
+            fatalError("参数错误")
+        }
+        // 添加边 vet1 - vet2
+        adjList[vet1]?.insert(vet2)
+        adjList[vet2]?.insert(vet1)
+    }
+
+    /* 删除边 */
+    func removeEdge(vet1: Vertex, vet2: Vertex) {
+        if adjList[vet1] == nil || adjList[vet2] == nil || vet1 == vet2 {
+            fatalError("参数错误")
+        }
+        // 删除边 vet1 - vet2
+        adjList[vet1]?.remove(vet2)
+        adjList[vet2]?.remove(vet1)
+    }
+
+    /* 添加顶点 */
+    func addVertex(vet: Vertex) {
+        if adjList[vet] != nil {
+            return
+        }
+        // 在邻接表中添加一个新链表（即 HashSet）
+        adjList[vet] = []
+    }
+
+    /* 删除顶点 */
+    func removeVertex(vet: Vertex) {
+        if adjList[vet] == nil {
+            fatalError("参数错误")
+        }
+        // 在邻接表中删除顶点 vet 对应的链表（即 HashSet）
+        adjList.removeValue(forKey: vet)
+        // 遍历其它顶点的链表（即 HashSet），删除所有包含 vet 的边
+        for key in adjList.keys {
+            adjList[key]?.remove(vet)
+        }
+    }
+
+    /* 打印邻接表 */
+    func print() {
+        Swift.print("邻接表 =")
+        for entry in adjList {
+            var tmp: [Int] = []
+            for vertex in entry.value {
+                tmp.append(vertex.val)
+            }
+            Swift.print("\(entry.key.val): \(tmp),")
+        }
+    }
+}
+
+@main
+enum GraphAdjacencyList {
+    /* Driver Code */
+    static func main() {
+        /* 初始化无向图 */
+        let v0 = Vertex(val: 1)
+        let v1 = Vertex(val: 3)
+        let v2 = Vertex(val: 2)
+        let v3 = Vertex(val: 5)
+        let v4 = Vertex(val: 4)
+        let edges = [[v0, v1], [v1, v2], [v2, v3], [v0, v3], [v2, v4], [v3, v4]]
+        let graph = GraphAdjList(edges: edges)
+        print("\n初始化后，图为")
+        graph.print()
+
+        /* 添加边 */
+        // 顶点 1, 2 即 v0, v2
+        graph.addEdge(vet1: v0, vet2: v2)
+        print("\n添加边 1-2 后，图为")
+        graph.print()
+
+        /* 删除边 */
+        // 顶点 1, 3 即 v0, v1
+        graph.removeEdge(vet1: v0, vet2: v1)
+        print("\n删除边 1-3 后，图为")
+        graph.print()
+
+        /* 添加顶点 */
+        let v5 = Vertex(val: 6)
+        graph.addVertex(vet: v5)
+        print("\n添加顶点 6 后，图为")
+        graph.print()
+
+        /* 删除顶点 */
+        // 顶点 3 即 v1
+        graph.removeVertex(vet: v1)
+        print("\n删除顶点 3 后，图为")
+        graph.print()
+    }
+}

codes/swift/chapter_graph/graph_adjacency_matrix.swift

@@ -0,0 +1,130 @@
+/**
+ * File: graph_adjacency_matrix.swift
+ * Created Time: 2023-02-01
+ * Author: nuomi1 (nuomi1@qq.com)
+ */
+
+import utils
+
+/* 基于邻接矩阵实现的无向图类 */
+class GraphAdjMat {
+    private var vertices: [Int] // 顶点列表，元素代表“顶点值”，索引代表“顶点索引”
+    private var adjMat: [[Int]] // 邻接矩阵，行列索引对应“顶点索引”
+
+    /* 构造函数 */
+    init(vertices: [Int], edges: [[Int]]) {
+        self.vertices = []
+        adjMat = []
+        // 添加顶点
+        for val in vertices {
+            addVertex(val: val)
+        }
+        // 添加边
+        // 请注意，edges 元素代表顶点索引，即对应 vertices 元素索引
+        for e in edges {
+            addEdge(i: e[0], j: e[1])
+        }
+    }
+
+    /* 获取顶点数量 */
+    func size() -> Int {
+        vertices.count
+    }
+
+    /* 添加顶点 */
+    func addVertex(val: Int) {
+        let n = size()
+        // 向顶点列表中添加新顶点的值
+        vertices.append(val)
+        // 在邻接矩阵中添加一行
+        let newRow = Array(repeating: 0, count: n)
+        adjMat.append(newRow)
+        // 在邻接矩阵中添加一列
+        for i in adjMat.indices {
+            adjMat[i].append(0)
+        }
+    }
+
+    /* 删除顶点 */
+    func removeVertex(index: Int) {
+        if index >= size() {
+            fatalError("越界")
+        }
+        // 在顶点列表中移除索引 index 的顶点
+        vertices.remove(at: index)
+        // 在邻接矩阵中删除索引 index 的行
+        adjMat.remove(at: index)
+        // 在邻接矩阵中删除索引 index 的列
+        for i in adjMat.indices {
+            adjMat[i].remove(at: index)
+        }
+    }
+
+    /* 添加边 */
+    // 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
+    func addEdge(i: Int, j: Int) {
+        // 索引越界与相等处理
+        if i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j {
+            fatalError("越界")
+        }
+        // 在无向图中，邻接矩阵沿主对角线对称，即满足 (i, j) == (j, i)
+        adjMat[i][j] = 1
+        adjMat[j][i] = 1
+    }
+
+    /* 删除边 */
+    // 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
+    func removeEdge(i: Int, j: Int) {
+        // 索引越界与相等处理
+        if i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j {
+            fatalError("越界")
+        }
+        adjMat[i][j] = 0
+        adjMat[j][i] = 0
+    }
+
+    /* 打印邻接矩阵 */
+    func print() {
+        Swift.print("顶点列表 = ", terminator: "")
+        Swift.print(vertices)
+        Swift.print("邻接矩阵 =")
+        PrintUtil.printMatrix(matrix: adjMat)
+    }
+}
+
+@main
+enum GraphAdjacencyMatrix {
+    /* Driver Code */
+    static func main() {
+        /* 初始化无向图 */
+        // 请注意，edges 元素代表顶点索引，即对应 vertices 元素索引
+        let vertices = [1, 3, 2, 5, 4]
+        let edges = [[0, 1], [0, 2], [1, 2], [2, 3], [0, 3], [2, 4], [3, 4]]
+        let graph = GraphAdjMat(vertices: vertices, edges: edges)
+        print("\n初始化后，图为")
+        graph.print()
+
+        /* 添加边 */
+        // 顶点 1, 2 的索引分别为 0, 2
+        graph.addEdge(i: 0, j: 2)
+        print("\n添加边 1-2 后，图为")
+        graph.print()
+
+        /* 删除边 */
+        // 顶点 1, 3 的索引分别为 0, 1
+        graph.removeEdge(i: 0, j: 1)
+        print("\n删除边 1-3 后，图为")
+        graph.print()
+
+        /* 添加顶点 */
+        graph.addVertex(val: 6)
+        print("\n添加顶点 6 后，图为")
+        graph.print()
+
+        /* 删除顶点 */
+        // 顶点 3 的索引为 1
+        graph.removeVertex(index: 1)
+        print("\n删除顶点 3 后，图为")
+        graph.print()
+    }
+}

codes/swift/utils/PrintUtil.swift

@@ -82,4 +82,12 @@ public enum PrintUtil {
         let root = TreeNode.listToTree(list: queue)
         printTree(root: root)
     }
+
+    public static func printMatrix<T>(matrix: [[T]]) {
+        print("[")
+        for row in matrix {
+            print("  \(row),")
+        }
+        print("]")
+    }
 }

docs/chapter_graph/graph_operations.md

@@ -159,7 +159,83 @@ comments: true
 === "Swift"
 
     ```swift title="graph_adjacency_matrix.swift"
+    /* 基于邻接矩阵实现的无向图类 */
+    class GraphAdjMat {
+        private var vertices: [Int] // 顶点列表，元素代表“顶点值”，索引代表“顶点索引”
+        private var adjMat: [[Int]] // 邻接矩阵，行列索引对应“顶点索引”
 
+        /* 构造函数 */
+        init(vertices: [Int], edges: [[Int]]) {
+            self.vertices = []
+            adjMat = []
+            // 添加顶点
+            for val in vertices {
+                addVertex(val: val)
+            }
+            // 添加边
+            // 请注意，edges 元素代表顶点索引，即对应 vertices 元素索引
+            for e in edges {
+                addEdge(i: e[0], j: e[1])
+            }
+        }
+
+        /* 获取顶点数量 */
+        func size() -> Int {
+            vertices.count
+        }
+
+        /* 添加顶点 */
+        func addVertex(val: Int) {
+            let n = size()
+            // 向顶点列表中添加新顶点的值
+            vertices.append(val)
+            // 在邻接矩阵中添加一行
+            let newRow = Array(repeating: 0, count: n)
+            adjMat.append(newRow)
+            // 在邻接矩阵中添加一列
+            for i in adjMat.indices {
+                adjMat[i].append(0)
+            }
+        }
+
+        /* 删除顶点 */
+        func removeVertex(index: Int) {
+            if index >= size() {
+                fatalError("越界")
+            }
+            // 在顶点列表中移除索引 index 的顶点
+            vertices.remove(at: index)
+            // 在邻接矩阵中删除索引 index 的行
+            adjMat.remove(at: index)
+            // 在邻接矩阵中删除索引 index 的列
+            for i in adjMat.indices {
+                adjMat[i].remove(at: index)
+            }
+        }
+
+        /* 添加边 */
+        // 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
+        func addEdge(i: Int, j: Int) {
+            // 索引越界与相等处理
+            if i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j {
+                fatalError("越界")
+            }
+            // 在无向图中，邻接矩阵沿主对角线对称，即满足 (i, j) == (j, i)
+            adjMat[i][j] = 1
+            adjMat[j][i] = 1
+        }
+
+        /* 删除边 */
+        // 参数 i, j 对应 vertices 元素索引
+        func removeEdge(i: Int, j: Int) {
+            // 索引越界与相等处理
+            if i < 0 || j < 0 || i >= size() || j >= size() || i == j {
+                fatalError("越界")
+            }
+            adjMat[i][j] = 0
+            adjMat[j][i] = 0
+        }
+    }
     ```
 
 === "Zig"
@@ -312,7 +388,85 @@ comments: true
 === "Swift"
 
     ```swift title="graph_adjacency_list.swift"
+    /* 顶点类 */
+    class Vertex: Hashable {
+        var val: Int
+
+        init(val: Int) {
+            self.val = val
+        }
 
+        static func == (lhs: Vertex, rhs: Vertex) -> Bool {
+            lhs.val == rhs.val
+        }
+
+        func hash(into hasher: inout Hasher) {
+            hasher.combine(val)
+        }
+    }
+
+    /* 基于邻接表实现的无向图类 */
+    class GraphAdjList {
+        // 请注意，vertices 和 adjList 中存储的都是 Vertex 对象
+        private var adjList: [Vertex: Set<Vertex>] // 邻接表（使用哈希表实现）
+
+        init(edges: [[Vertex]]) {
+            adjList = [:]
+            // 添加所有顶点和边
+            for edge in edges {
+                addVertex(vet: edge[0])
+                addVertex(vet: edge[1])
+                addEdge(vet1: edge[0], vet2: edge[1])
+            }
+        }
+
+        /* 获取顶点数量 */
+        func size() -> Int {
+            adjList.count
+        }
+
+        /* 添加边 */
+        func addEdge(vet1: Vertex, vet2: Vertex) {
+            if adjList[vet1] == nil || adjList[vet2] == nil || vet1 == vet2 {
+                fatalError("参数错误")
+            }
+            // 添加边 vet1 - vet2
+            adjList[vet1]?.insert(vet2)
+            adjList[vet2]?.insert(vet1)
+        }
+
+        /* 删除边 */
+        func removeEdge(vet1: Vertex, vet2: Vertex) {
+            if adjList[vet1] == nil || adjList[vet2] == nil || vet1 == vet2 {
+                fatalError("参数错误")
+            }
+            // 删除边 vet1 - vet2
+            adjList[vet1]?.remove(vet2)
+            adjList[vet2]?.remove(vet1)
+        }
+
+        /* 添加顶点 */
+        func addVertex(vet: Vertex) {
+            if adjList[vet] != nil {
+                return
+            }
+            // 在邻接表中添加一个新链表（即 HashSet）
+            adjList[vet] = []
+        }
+
+        /* 删除顶点 */
+        func removeVertex(vet: Vertex) {
+            if adjList[vet] == nil {
+                fatalError("参数错误")
+            }
+            // 在邻接表中删除顶点 vet 对应的链表（即 HashSet）
+            adjList.removeValue(forKey: vet)
+            // 遍历其它顶点的链表（即 HashSet），删除所有包含 vet 的边
+            for key in adjList.keys {
+                adjList[key]?.remove(vet)
+            }
+        }
+    }
     ```
 
 === "Zig"